Giải pháp chiếu sáng văn phòng thông minh

Mô tả chung

Giải pháp chiếu sáng văn phòng thông minh kết hợp chiếu sáng bán dẫn, trí tuệ nhân tạo, mạng lưới và cảm biến để tạo ra một hệ sinh thái có khả năng học hỏi từ môi trường xung quanh và điều chỉnh ánh sáng phù hợp với con người và không gian, cho phép tối đa hóa sự hài lòng của người sử dụng, năng suất tổ chức và hiệu quả năng lượng. Môi trường văn phòng là một tài sản chiến lược có thể quyết định sự thành bại của một doanh nghiệp. Nó phải đáp ứng được nhiều nhu cầu khác nhau của con người để mọi người làm việc tại đó có thể thực hiện, hợp tác, sáng tạo, đổi mới, hoạch định chiến lược và giao lưu một cách thuận lợi nhất có thể. Đồng thời, những nỗ lực tuân thủ các quy định về năng lượng ngày càng khắt khe vẫn luôn không ngừng nghỉ. Trong các tòa nhà văn phòng, chiếu sáng là một yếu tố quan trọng có thể nâng cao hoặc làm giảm hiệu quả sử dụng không gian, hiệu suất công việc, sự hài lòng về môi trường, sức khỏe và tinh thần của người sử dụng, cũng như hiệu quả năng lượng.

Hệ thống chiếu sáng văn phòng cần hỗ trợ trải nghiệm làm việc bằng cách tạo ra một môi trường làm việc hấp dẫn, năng động, hiệu quả và bền vững. Cần có điều kiện thị giác tối ưu để đảm bảo hiệu suất thị giác và nâng cao không gian làm việc. Về mặt vận hành, chi phí năng lượng và chi phí bảo trì thường được quan tâm nhiều nhất. Điều quan trọng nhất là giảm thiểu chi phí sở hữu hệ thống chiếu sáng.

Thiết kế chiếu sáng văn phòng

Thiết kế chiếu sáng văn phòng có thể là một thách thức. Các tòa nhà văn phòng lớn hoặc các cơ sở thương mại lớn khác thường có nhiều loại không gian khác nhau cùng tồn tại dưới một mái nhà. Các không gian mở rộng lớn là nổi bật nhất trong những tòa nhà này. Các không gian chức năng khác có thể bao gồm văn phòng di động, phòng hội nghị hoặc phòng họp, phòng trưng bày, phòng vệ sinh, căng tin, khán phòng và khu vực công cộng (khu vực lễ tân, sảnh vào, hành lang). Rõ ràng, ánh sáng cần được phân biệt cho từng không gian chức năng và cần có mạch điều khiển riêng biệt.

Văn phòng ngày nay thường mang tính chất năng động. Bên cạnh việc bố trí phòng linh hoạt và sử dụng đa dạng không gian, ánh sáng văn phòng phải đáp ứng nhu cầu của từng cá nhân. Những nhu cầu này có thể liên quan đến thị giác và có thể được đáp ứng thông qua việc điều chỉnh độ sáng đơn giản hoặc kết hợp ánh sáng theo từng lớp. Một sơ đồ chiếu sáng nhiều lớp sử dụng ánh sáng xung quanh để cung cấp ánh sáng tổng thể cho một không gian rộng lớn, ánh sáng tác vụ để hỗ trợ hiệu suất thị giác và ánh sáng điểm nhấn để tạo điểm nhấn thị giác. Ánh sáng văn phòng cũng cần tính đến nhu cầu cảm xúc và sinh học của con người. Phổ ánh sáng và cường độ ánh sáng phải có thể điều khiển linh hoạt để tạo ra những phản ứng sinh lý cụ thể, hỗ trợ sức khỏe, tinh thần và hiệu suất làm việc của người sử dụng.

Do đó, kế hoạch chiếu sáng văn phòng cần phải linh hoạt để thích ứng với nhu cầu khác nhau của các không gian, nhiệm vụ, người dùng khác nhau trong cùng một không gian và các quá trình sinh lý, tâm lý khác nhau của mỗi cá nhân.

Kiểm soát hoàn toàn cơ sở hạ tầng chiếu sáng

Đây chính là lúc hệ thống chiếu sáng thông minh đóng vai trò quyết định. Hệ thống chiếu sáng thông minh, được kết nối mạng mang đến cơ hội triển khai phương pháp tiếp cận toàn diện trong thiết kế chiếu sáng văn phòng, cho phép kiểm soát hoàn toàn cơ sở hạ tầng chiếu sáng, đồng thời kết hợp tính linh hoạt để tạo điều kiện cá nhân hóa chiếu sáng, tối ưu hóa môi trường làm việc và sử dụng năng lượng.

Hệ thống chiếu sáng văn phòng thông minh được đặc trưng bởi khả năng nhận biết ngữ cảnh, thu thập dữ liệu từ trạng thái sử dụng, ánh sáng ban ngày hoặc các cảm biến môi trường khác. Ngữ cảnh sau đó có thể được sử dụng để tạo ra logic điều khiển. Logic đưa ra quyết định điều khiển cũng có thể được lập trình rõ ràng hoặc dựa trên thông tin chi tiết từ hệ thống tự động hóa tòa nhà hoặc các dịch vụ trực tuyến.

Đèn văn phòng thông minh cũng tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ các thiết bị điều khiển cục bộ cũng như các thiết bị điều khiển hỗ trợ IP như điện thoại thông minh và máy tính bảng. Thông qua sự kết hợp của các chiến lược điều khiển như phát hiện người dùng, tận dụng ánh sáng ban ngày, lập lịch trình, giảm tải biến thiên và giữ hành lang, hệ thống chiếu sáng thông minh cho phép kiểm soát cơ sở hạ tầng chiếu sáng kịp thời hơn để đạt được mục tiêu giảm năng lượng hiệu quả.

Khái niệm về chiếu sáng thông minh đang không ngừng phát triển. Không chỉ thúc đẩy thị lực tốt và mang đến một môi trường thoải mái, hấp dẫn, chiếu sáng thông minh còn được khai thác để cung cấp ánh sáng lấy con người làm trung tâm (HCL), đòi hỏi thành phần quang phổ của ánh sáng nhân tạo này cũng như cường độ của nó phải phù hợp với chu kỳ tự nhiên của ánh sáng ban ngày. Ánh sáng ảnh hưởng quyết định đến pha và biên độ của nhịp sinh học của con người, từ đó điều chỉnh các quá trình sinh học trong cơ thể chúng ta. HCL được thiết kế để tạo ra tác động sinh học tích cực lên cơ thể con người, từ đó cải thiện sức khỏe sinh lý và chức năng thần kinh hành vi, cũng như sự tập trung, tỉnh táo và hiệu suất làm việc.

Đèn LED mở ra tiềm năng to lớn để mang lại giá trị

Chiếu sáng thể rắn dựa trên công nghệ LED là trọng tâm của quá trình chuyển đổi công nghệ liên quan đến chiếu sáng văn phòng thông minh, kết nối, thông minh và thích ứng. Chiếu sáng LED đã khẳng định ưu thế vượt trội của công nghệ so với các đối thủ cạnh tranh bằng cách khai thác hiệu ứng phát quang điện của chất bán dẫn. LED là thiết bị bán dẫn băng tần trực tiếp bao gồm một tiếp giáp p, một lớp hoạt động giếng đa lượng tử (MQW) và một tiếp giáp n. Khi tiếp giáp pn bị phân cực theo hướng thuận, các electron trong tiếp giáp n và các lỗ trống được đưa vào từ tiếp giáp p tái hợp trong vùng hoạt động để giải phóng các photon trong dải bước sóng khả kiến. Hiệu suất lượng tử cao của phát quang điện trong chất bán dẫn có khe băng trực tiếp cho phép đèn LED trắng dịch chuyển bước sóng mang lại hiệu suất phát sáng vượt trội hơn hẳn so với đèn sợi đốt, đèn halogen và đèn huỳnh quang.

Chiếu sáng dựa trên chất bán dẫn mang lại sự cải tiến đáng kể so với các nguồn sáng truyền thống ở nhiều khía cạnh khác nhau như tuổi thọ, độ bền và khả năng tự do thiết kế. Tuy nhiên, điều thú vị hơn là khả năng điều khiển vượt trội được tạo ra bởi công nghệ LED. Về mặt phát sáng, đèn LED có thể tạo ra ánh sáng ở bất kỳ cường độ nào. Về mặt quang phổ, đèn LED có thể được thiết kế để truyền bức xạ điện từ ở mọi bước sóng. Các nguồn sáng này không chỉ có thể được thiết kế để tạo ra hầu hết mọi phổ ánh sáng khả kiến cố định mà nhiều đèn LED chính có thể được làm mờ riêng lẻ để cho phép kết hợp động nhiều bước sóng khác nhau. Khả năng điều chỉnh động phổ ánh sáng phát ra này, kết hợp với khả năng điều khiển tức thời trên toàn bộ dải cường độ, mang lại khả năng cung cấp ánh sáng trắng có thể điều chỉnh, thông qua đó khái niệm HCL được triển khai. Vì đèn LED vốn có khả năng điều khiển, chúng có thể được vận hành như các thiết bị điện tử và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các sản phẩm chiếu sáng có thể điều khiển kỹ thuật số.

Trí thông minh dựa trên dữ liệu

Bản chất kỹ thuật số của đèn LED và các khả năng độc đáo của nó mở ra một loạt khả năng mới to lớn. Với khả năng điều khiển chưa từng có, đèn LED sẵn sàng khai thác toàn bộ tiềm năng của các cảm biến và hệ thống điều khiển tiên tiến. Bộ điều khiển LED điều chỉnh mọi hành vi của đèn LED có thể được tích hợp với bộ xử lý. Tận dụng các luồng dữ liệu, thuật toán và phân tích, bộ xử lý nhúng có thể vận hành bộ điều khiển LED để thực hiện các chiến lược điều khiển tinh vi. Tuy nhiên, một đèn thông minh không thể được coi là đèn thông minh nếu không có khả năng giao tiếp.

Hệ thống chiếu sáng kết nối không chỉ cho phép điều khiển từ xa mà còn cho phép trao đổi dữ liệu giữa các nút thông minh. Việc trở thành một phần của hệ thống mạng lưới rộng lớn hơn giúp đèn LED kết nối có thể thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, từ đó chuyển đổi chúng thành những thông tin hữu ích. Việc truyền dữ liệu giữa các nút thông minh (đèn, bộ điều nhiệt, cảm biến chuyển động, cảm biến ánh sáng ban ngày, thiết bị an ninh, bộ điều khiển HVAC, khóa cửa) trên các hệ thống quản lý tòa nhà mở rộng phạm vi diễn giải môi trường vượt ra ngoài phạm vi mạng lưới chiếu sáng. Trí tuệ dựa trên dữ liệu có thể được khai thác để tối ưu hóa môi trường tòa nhà, hướng đến một văn phòng năng suất, hiệu quả và bền vững hơn.

Để cho phép trao đổi dữ liệu nhằm kiểm soát sản phẩm tốt hơn, giám sát thời gian thực và phản hồi sự cố nhanh hơn, cần thiết lập một giao thức kỹ thuật số hỗ trợ giao tiếp hai chiều. Kết nối hai chiều này có thể được triển khai bằng công nghệ truyền thông có dây hoặc không dây.

Cấp nguồn qua Ethernet (PoE)

Cấp nguồn qua Ethernet (PoE) là một giải pháp triển khai mạng truyền thông hai chiều có dây. Trong mạng PoE, một cáp Ethernet duy nhất được sử dụng làm đường truyền để cung cấp nguồn điện một chiều điện áp thấp và cho phép giao tiếp mạng. Việc truyền tải điện năng và dữ liệu trên một cáp duy nhất giúp giảm chi phí hệ thống dây điện. Kết nối PoE cho phép mạng lưới chiếu sáng tích hợp trơn tru với mạng cục bộ doanh nghiệp dựa trên IP, do đó đèn LED và các thiết bị nguồn khác được kết nối có khả năng thực hiện truyền thông tin cậy và băng thông cao trên cơ sở hạ tầng Ethernet.

Đèn LED chạy bằng nguồn điện một chiều điện áp thấp, dễ dàng phân phối bằng cáp Ethernet qua mạng PoE. Việc không có giai đoạn chuyển đổi nguồn AC-DC trong trình điều khiển đèn LED giúp hệ thống PoE có hiệu suất sử dụng điện năng cao hơn so với hệ thống LED dùng nguồn có dây. Trong cấu hình PoE, cáp Ethernet CAT5e hoặc CAT6 kết nối từng đèn LED với bộ chuyển mạch Power-over-Ethernet 802.3at (PoE+) tiêu chuẩn hoặc bộ chuyển mạch Universal Power Over Ethernet (UPOE) của Cisco. Đèn LED được gán địa chỉ IP riêng, cho phép có thể định địa chỉ riêng cho từng đèn. Đèn LED hoặc trình điều khiển thường tạo thành tải PoE trực tiếp. Tải PoE trực tiếp có thể cung cấp điện và giao tiếp hai chiều cho một hoặc nhiều tải PoE gián tiếp, có thể bao gồm cảm biến quang, cảm biến chuyển động, bộ điều chỉnh độ sáng hộp gắn tường, v.v. Bộ điều khiển PoE, thường được gọi là cổng, được kết nối với một hoặc nhiều bộ chuyển mạch PoE được kết nối mạng và thực hiện các chức năng quản lý năng lượng.

Kết nối không dây

Mạng có dây về cơ bản thiếu tính linh hoạt cần thiết để hỗ trợ bố cục hoặc thay đổi kinh doanh, mặc dù đèn PoE cung cấp băng thông dữ liệu cao, giảm thiểu tổn thất chuyển đổi điện năng, mang lại sự tinh vi trong điều khiển và loại bỏ nhu cầu về cáp điện truyền thống và chi phí nhân công thợ điện liên quan. Rất ít hệ thống chiếu sáng văn phòng hiện có có kết nối PoE với số lượng lớn các thiết bị chiếu sáng. Phần lớn các hệ thống chiếu sáng văn phòng trên toàn thế giới là các dự án cải tạo, trong đó việc cải tạo lớn các văn phòng để có cáp Ethernet chạy đến các thiết bị chiếu sáng là không khả thi. Ngược lại, mạng không dây của các thiết bị chiếu sáng không yêu cầu thay đổi cơ sở hạ tầng và có thể đáp ứng mọi thay đổi về bố cục chiếu sáng. Việc sử dụng công nghệ mạng không dây ngày càng tăng là một xu hướng lớn vì nó giải quyết các rào cản ngăn cản việc áp dụng rộng rãi hơn của chiếu sáng thông minh.

Truyền thông không dây được thực hiện bằng cách gửi tín hiệu vô tuyến điều chế qua không khí. Điều khiển chiếu sáng văn phòng không dây thường sử dụng các giải pháp vô tuyến tầm ngắn đến trung bình (với phạm vi tín hiệu không quá 100 mét) hoạt động trong các băng tần vô tuyến công nghiệp, khoa học và y tế (ISM). Các mạng Wi-Fi, Bluetooth Smart, Bluetooth Mesh, Zigbee, Thread, Z-Wave và EnOcean hoạt động trong các băng tần này. Chúng sử dụng cấu trúc kết nối tập trung (như trong mạng hình sao) hoặc cấu trúc kết nối phân tán (như mạng hình lưới). Wi-Fi phổ biến hiện nay là mạng hình sao trong đó hub là điểm trung tâm của mọi hoạt động truyền thông. Cấu trúc hình sao không phù hợp với các mạng chiếu sáng lớn vì nó thiếu khả năng mở rộng, khả năng tương tác và độ tin cậy. Mạng hình lưới, không gặp phải những thiếu sót này của mạng hình sao, về mặt logic trở thành cấu trúc được lựa chọn cho hệ thống chiếu sáng văn phòng được kết nối mạng.

Mạng lưới lưới

Mạng lưới dạng lưới là một kiến trúc truyền thông, trong đó mỗi nút có thể hoạt động như một bộ định tuyến độc lập và có thể giao tiếp với nhiều nút xung quanh. Mỗi nút có ít nhất hai đường dẫn để giao tiếp với bộ điều khiển. Tính dự phòng tích hợp của việc có sẵn nhiều đường dẫn mang lại độ tin cậy và độ bền cao cho mạng lưới. Kiến trúc lưới có khả năng tự phục hồi theo nghĩa là dữ liệu sẽ tự động được định tuyến lại qua các nút khác khi một nút bị hỏng. Mạng lưới dạng lưới có khả năng mở rộng cao vì các nút có thể được kết nối với nhau với số lượng bất kỳ trong giới hạn được xác định bởi dung lượng mạng.

Các công nghệ mạng lưới đang nhận được nhiều sự chú ý nhất là ZigBee và Bluetooth Mesh.

ZigBee hoạt động trên sóng vô tuyến IEEE 802.15.4. Giao thức vô tuyến dạng gói này hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 250 kbps và mạng lưới lên đến 64.000 nút. Mạng Zigbee có một bộ điều phối gọi là Thiết bị Chức năng Đầy đủ (FFD). Nó chịu trách nhiệm lựa chọn cấu trúc mạng, khởi động mạng, quản lý thông tin cấu hình, liên kết các thiết bị với nhau và định tuyến dữ liệu giữa các thiết bị khác nhau. Bộ định tuyến là một FFD khác nhưng không thể khởi động mạng. Nó được sử dụng để định tuyến dữ liệu giữa các Thiết bị Chức năng Giảm thiểu (RFD, thiết bị đầu cuối). Kỹ thuật cấu trúc tín hiệu trải phổ được sử dụng trong mạng ZigBee là Trải phổ Chuỗi Trực tiếp (DSSS). Các gói tin đến từng nút riêng lẻ của mạng được phân phối thông qua định tuyến dựa trên đích. Truyền dữ liệu được bảo mật bằng mã hóa AES 128-bit.

Bluetooth Mesh đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về giải pháp mạng không dây với chi phí hiệu quả, triển khai đơn giản, đáng tin cậy, có khả năng mở rộng, tương tác và bảo mật. Nó hỗ trợ tối đa 32.000 nút và cho phép tốc độ dữ liệu lên đến 1.000 kbps. Bluetooth Mesh hoạt động như một mạng lưới tràn, bổ sung đủ độ dự phòng và hiệu quả cho việc triển khai đa đường dẫn. Giao tiếp ngang hàng trực tiếp giữa các nút kết hợp với chuyển tiếp tin nhắn đa đường dẫn đảm bảo độ trễ thấp và việc truyền tin nhắn không bị gián đoạn. Việc không có trung tâm tập trung hoặc các nút định tuyến giúp giảm thiểu điểm lỗi khi so sánh với các mạng lưới định tuyến. Tất cả giao tiếp lưới được mã hóa và xác thực bằng AES-CCM với khóa 128 bit. Việc cung cấp cho các nút thuật toán đường cong elliptic diffie hellman (ECDH) 256 bit mang lại khả năng bảo mật nâng cao.

Internet vạn vật (IoT)

Với việc tích hợp toàn bộ giao thức TCP/IP vào hệ thống chiếu sáng kết nối, hệ thống chiếu sáng thông minh đang chuyển mình sang bối cảnh của Internet vạn vật (IoT) . IoT đề cập đến mạng lưới thông minh của các vật thể vật lý trên Internet, tạo ra lượng dữ liệu chưa từng có, thúc đẩy những hiểu biết sâu sắc có ý nghĩa cho vô số tình huống và trường hợp sử dụng, cải thiện khả năng tương tác giữa các ứng dụng khác nhau và tạo điều kiện cho sự hợp tác vượt ra ngoài các hệ thống doanh nghiệp truyền thống. Thông qua việc hợp nhất dữ liệu được tạo ra theo thời gian thực bởi các thiết bị được kết nối mạng rộng lớn, cũng như dữ liệu được lưu trữ trong các kho lưu trữ cố định, IoT mở ra vô số cơ hội và giá trị mới.

Sự hội tụ của hệ thống chiếu sáng văn phòng với IoT cho phép các nút chiếu sáng giao tiếp và tương tác với các nút thông minh khác trong hệ thống tòa nhà, cũng như các thiết bị và dịch vụ IoT chạy trên cơ sở hạ tầng IoT được kết nối. Việc chuyển đổi điều khiển chiếu sáng sang mạng dựa trên IP mang đến cơ hội khai thác sức mạnh của điện toán đám mây, dữ liệu lớn, học máy và phân tích nâng cao. Đèn LED thông minh hoạt động trên mạng lưới lưới thường được trang bị trí tuệ nhân tạo tích hợp, có thể được sử dụng và cấu hình để vận hành dựa trên thuật toán. Hệ thống chiếu sáng hỗ trợ IoT có thể tận dụng phần mềm trung gian IoT dựa trên đám mây và sức mạnh tính toán để thực hiện các tác vụ phức tạp và đạt hiệu suất vận hành cao nhất có thể.

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm

Khi hệ thống chiếu sáng ngày càng được kết nối chặt chẽ hơn, việc triển khai kế hoạch chiếu sáng tiết kiệm năng lượng, bền vững và lấy con người làm trung tâm trong các tòa nhà văn phòng ngày càng phụ thuộc vào việc sử dụng nền tảng IoT . Nền tảng IoT là một bộ các thành phần phần mềm điều phối kết nối thiết bị, quản lý thiết bị, trao đổi dữ liệu, quản lý dữ liệu, phát triển và kích hoạt ứng dụng, và cấu hình bảo mật. Nền tảng này cung cấp các mô hình khái niệm chung để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiểu toàn bộ môi trường, từ đó tăng khả năng tương tác của hệ thống chiếu sáng với môi trường, các thiết bị IoT khác và con người.

Nền tảng IoT xử lý mọi loại dữ liệu để cho phép thiết kế toàn diện các hiệu ứng thị giác, sinh lý và tâm lý của ánh sáng. Khả năng tích hợp, tương tác và kết hợp được quản lý bởi nền tảng này để đảm bảo các thiết bị, ứng dụng, mạng và hệ thống khác nhau hoạt động đồng bộ, mang lại giá trị mong muốn bất cứ khi nào cơ sở hạ tầng chiếu sáng được mở rộng.

Đưa ý tưởng công nghệ của bạn thành hiện thực. Bá Hùng Technology Co. luôn sẵn sàng.

NHẬN TƯ VẤN MIỄN PHÍ

Đừng do dự liên hệ với chúng tôi:

Tư vấn giải pháp: Mb / Zalo / Whatsapp : +84908410817 

Hỗ trợ dự án, Nhà thầu, Đối tác đại lý: Mb / Zalo / Whatsapp: +84919339977

Phát triển đối tác, Kinh doanh & Bán hàng: Mb / Zalo / Whatsapp : +84832339977

Ý tưởng của bạn xứng đáng được phát triển. Nhận tư vấn chuyên sâu từ Bá Hùng Technology Co. ngay hôm nay!

 

CHÀO ĐÓN HỢP TÁC

 

► Tư vấn giải pháp: Tường Nguyễn - James Dynamic (Mr)

MB / Zalo / Whatsapp : +84908410817 

 

► Hỗ trợ dự án, Nhà thầu, Đối tác đại lý: Thùy Hương - Helen Vũ (Ms)

MB / Zalo / Whatsapp: +84919339977

 

► Phát triển đối tác & Kinh doanh: Jack Nguyễn (Mr)

MB / Zalo / Whatsapp : +84832339977